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新能源汽车扁线电机的理论与设计2

 

2.4 整体尺寸优化:因为扁线的槽满率较高,所以扁线槽面积相对圆线电机可以设计得小些,槽径向尺寸可设计小点,相对于圆线电机, 可缩小定子外径尺寸,或缩短铁心长度,从而减小电机体积,提高功率密度;

*如下是国内、外两个圆线改扁线后的性能对比:

2.5 绕组交流损耗:绕组交流损耗(涡流损耗)是由涡流效应引起的,涡流效应包括集肤效应和临近效应。当交变电流流过导体时,导体周围产生的交变磁场在导体中产生感应电流,使得导体中的电流分布不均匀,趋近于外表面,这种现象称为集肤效应,也称趋肤效应。它的理论计算表达式如下:

*δ为集肤深度,ρ为导体电阻率,μ0为真空磁导率,μc为导体相对磁导率,f为频率,d为导体直径。可见电阻率不同的铜和铝的集肤深度是不同的,频率越高,集肤深度数值越小,集肤效应越明显。

*临近效应为两个相邻近的导体同时流过交变电流,每个导体不仅存在于自身的电磁场,也存在于相邻导体产生的电磁场中。当邻近的导体通入相同方向交流电流时,电流会集中到导体的最远侧;当邻近的导体通入相反方向交流电流时,电流会集中到两导体的邻近侧,以上两种情况都会导致导体的有效面积减小,电阻增加。

3、不同层数扁线电机性能对比

3.1、 绕组分布设计:以下是我设计的电机例子。一款永磁同步电机,48槽8极,如下显示八分之一的电磁仿真定子模型。定子模型上有6个槽,设计了4层和8层两种绕组方案。红黄蓝分别代表UVW三相(或称ABC三相)。两种方案的定子槽尺寸一样,绕组槽内排布相同,不同点只是层数不同、扁线导体的厚度不同,可见八层的扁线厚度较小。

3.2 、绕组损耗密度云图:通过仿真上设置网格、边界、激励,可以仿真分析扁线绕组的交流损耗,绕组损耗密度云图如下,颜色越深表示损耗密度越大,即损耗越大。我们可以看到,不管是4层绕组还是8层绕组,都是靠近槽口的扁线导体损耗最大,远离槽口位置的损耗越来越小。因为损耗密度云图是某个时刻的,所以每个槽内的损耗大小分布并不完全相同,表现在每个槽的密度云图颜色不完全一样。

3.3 最高转速12000rpm的绕组损耗分布:为了对比不同层的绕组损耗,标示从槽顶到槽口的导体依次为1、2、3,....,如下图所示:

*此电机最高转速12000rpm,仿真计算并整理12000rpmD 每相绕组、每层扁线导体的损耗,损耗整理如下,可以看到三相绕组的每相损耗基本相同,每相的相同层损耗基本相同,层号越大,损耗越大,每层的损耗差别很大。

 

发布时间:2024/4/11 0:13:18 查看:106次

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